Nous nous sommes attachés dans ce chapitre à décrire les différents processus entrant en jeu dans le développement d’une gerbe atmosphérique produite par un primaire à UHE.
La description détaillée d’une gerbe atmosphérique, comme on a pu le voir, fait appel à des simulations numériques, afin de prendre en compte la stochasticité des différents pro-cessus. La grande source d’incertitudes au sein de telles simulations numériques réside dans les différences entre les générateurs d’interactions hadroniques et ce, particulièrement aux premières étapes du développement. Ces incertitudes sont cependant considérablement ré-duites grâce aux données issues du LHC.
Dans le chapitre qui suit, nous nous intéresserons à l’observatoire Pierre Auger et plus particulièrement à la reconstruction des observables relatives aux grandes gerbes atmosphé-riques présentées dans ce chapitre.
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« Tu vois, moi ma manip’, j’peux la traverser en bagnole à toute blinde » Première mission à Malargüe, première cuve visible au bord de la route 40 (Nov. 2010)
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L’observatoire Pierre Auger
Sommaire
2.1 La clé de voûte de la détection des RCUHE. . . 33
2.2 Développement des gerbes atmosphériques . . . 34
2.2.1 Première interaction . . . 34 2.2.2 Evolution de la gerbe. . . 35 2.2.3 Cascade électromagnétique . . . 37 2.2.4 Cascade hadronique . . . 38 2.3 Observables . . . 39 2.3.1 Profil longitudinal . . . 39 2.3.2 Distribution latérale . . . 42 2.4 Simulation. . . 44
2.4.1 Procédure d’échantillonnage statistique . . . 45
2.4.2 Générateurs d’interactions hadroniques . . . 46
2.5 Influence de l’atmosphère . . . 47
2.6 Conclusion . . . 48
3.1 Généralités
L’observatoire Pierre Auger a été conçu pour mesurer les flux, la direction d’arrivée et la composition des rayons cosmiques d’énergie supérieure à 1017eV. De par l’énergie dans le centre de masse allant jusqu’à 100 fois l’énergie accessible auprès des accélérateurs de particules, l’observatoire est également un outil précieux pour l’étude des interactions ha-droniques à des énergies encore jamais atteintes sur accélérateur. Il rassemble des physiciens
FIGURE3.1 – Disposition de l’observatoire Pierre Auger à Malargüe, Argentine. La posi-tion des quatre bâtiments de fluorescence entourant le réseau de surface est représentée par des carrés noirs, les lignes grises indiquent le champ de vue des 6 télescopes de chaque bâ-timent. Les points orange indiquent la position de chacune des 1660 cuves Tcherenkov avec un espacement de 1.5 km entre les plus proches voisins.
dont les thématiques couvrent un large spectre allant de la physique des particules à l’astro-physique.
Le site sélectionné se situe dans la pampa Amarilla à proximité de la ville de Malargüe (35.0◦−35.3◦S, 69.0◦−69.4◦W). Il a la particularité d’offrir un immense plateau dont l’alti-tude moyenne est de∼1420 m et est relativement régulière (1340 à 1610 m). La disposition de l’observatoire est représentée en figure3.1.
Le choix d’un tel site répond à différents critères. Il doit tout d’abord être suffisamment vaste (3000 km2) : les très faibles flux de RCUHE nécessitent une immense surface de col-lection. Ensuite, il doit être plat afin de permettre de bonnes communications radio. Il doit également être situé à une altitude comprise entre 1000 et 1500 m au-dessus du niveau de la mer afin d’avoir accès à un développement optimal de la gerbe dans l’atmosphère dans la gamme d’énergie visée. En effet, la détection au sol d’une gerbe atmosphérique est opti-male si elle est échantillonnée à proximité de son maximum de développement (c’est-à-dire la position à laquelle le nombre de particules qui composent la gerbe est à son maximum).